污水處理廠自控中控控制系統
發布日期：2016-11-24 14:51 瀏覽次數：
近年來,隨著我國經濟社會的快速發展和城市人口的較快增長,工業污水和城市生活污水排放大量增加,對當地城鄉居民及河流沿岸地區造成了嚴重污染,威脅著人民群眾的健康和生活,加劇了人口與水資源和生態環境的矛盾,嚴重影響我國的可持續發展。實施污水處理項目建設,對改善人民群眾生活質量,加快我國城鎮化建設、完善城鎮功能、改善投資環境將起到重大推動作用。
南京康卓環境科技有限公司是一家專業的污水處理廠自動化控制系統、中控系統提供商，康卓電氣工程師介紹：污水處理是一個非常復雜的系統,整個過程的可變因素很多,有水量、濃度、溫度、氣量、微生物狀態、機械運行情況等,需要一種高級的控制系統,使之能對生產過程出現的各種數據給予采集、計算,得出運行狀態是否正常的結論,并能給操作人員以有益的提示。本文以徐州睢寧桃嵐化工園污水處理廠項目為背景,介紹了污水處理廠自動化控制系統的設計方案與實現方法。
一、系統概述
根據徐州市睢寧桃嵐化工園污水處理廠的規模及工藝要求，結合多年來康卓科技在污水處理行業及多個污水處理廠建設的成熟技術和豐富經驗，我們設計使用HMI+PC系統為本次項目的自動化系統構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現對整體排水工藝的全過程自動化控制系統，并按照預定的程序對現場設備實現全方位的控制以及信號的采集和傳輸。
如上圖所示，在現場控制層，現場各設備狀態信號輸入PLC的開關量輸入模塊（DI模塊），PLC的CPU通過邏輯運算和數據轉換成為控制信號，由開關量輸出模塊（DO模塊）輸出信號，控制各泵動作，同時PLC將采集到的各設備的狀態信號傳輸上位機控制系統，由上位機組態軟件直觀形象的顯示出來。另外通過現場儀器儀表對系統的參數進行測量，并將所測的數據傳輸至PLC的輸入模塊中，PLC根據從控制上位機上設定的各項參數（各液位的高度等）實現對系統的全自動控制。由上圖可知，在現場控制層的所有信號的采集和傳輸全部通過PLC來實現；上位機起人機對話媒介，能夠對所有設備及數據進行監視、控制、參數設定、事件存儲、報警查詢等操作。
除上位機監控與現場監控，我們還將設置馬賽克屏作為整個污水處理廠的模擬顯示設備。馬賽克屏作為傳統的模擬顯示設備，一直是大型企業調度監控系統中的一個重要的組成部分。被廣泛用于公共事業及相關領域，在電力、煤炭、水利、環保、公路、鐵路、航空、化工等行業中的安全生產系統發揮著不可替代的作用。下圖為桃蘭化工園的馬賽克屏模擬效果圖：
圖示馬賽克屏效果示意圖
如上圖所示，馬賽克屏工藝美觀，氣勢恢宏，與現代控制室的整體風格接近。而且其具有較強的擴展性和設備配套能力，屏面設備安裝、移動方便，可隨時調整屏面位置，能夠實時顯示現場設備的工作參數、運行狀態。及時、真實、全面的反應系統設備的運行狀況。
二、系統控制邏輯功能
控制方式，本系統控制方式分為：就地控制、集中手動控制、集中自動控制。
就地控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在就地狀態，各泵的啟停互不關聯，啟停操作在各泵對應的控制柜上點動按鈕操作。此模式下上位機僅顯示狀態，不參與控制，對應的控制按鈕無效。
集中手動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態，各泵的啟停互不關聯，啟停操作在上位機上點動相應按鈕執行。同時上位機上顯示各泵的工作狀態。
集中自動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態，各泵的啟停不受人為控制，泵的狀態由PLC內設定的程序及參數自行控制。上位機上顯示各泵的工作狀態。
系統自動模式詳細分解（以水池液位控制為例）：首先確定系統處于集中自動控制模式下。確認6個液位的設置參數符合實際要求。系統根據實際測量的液位自動運行，運行模式如下：
1）、液位一液位較低，為保護水泵（缺水保護），當水位由高水位回落至此水位以下時，系統自動停泵。
2）、液位二高于液位一，為啟動一臺泵的信號。
3）、液位三高于液位二，液位由液位二升至液位三，系統自動啟動第二臺泵。
4）、液位四高于液位三，液位由液位三升至液位四，系統自動啟動第三臺泵。
5）、液位五高于液位四，液位由液位四升至液位五，系統自動啟動第四臺泵。
6）、液位六為較高液位，液位由液位五升至液位六，系統發出聲光報警信號。提醒用戶液位超高（警戒水位報警）。
7）、先進、二、三、四臺泵并非對應1#、2#、3#、4#泵。系統根據啟動的次數自動輪換起泵，先進次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為4#、1#、2#、3#泵。當其中的一臺泵發生故障時，立即切換下一臺泵自動投入運行。
8）、液位是否到達的狀態由液位指示燈顯示，藍色表示未到達，紅色表示到達。液位的設定值由每液位指示燈右側的數值顯示器顯示。
9）、無論控制模式處于何種模式，各泵的運行都進行累計計時，計時時間顯示在如圖所示的控制柜右側。
5、電動閥門的控制，若閥前安裝電動閥門，每臺電動閥門與對應的水泵連鎖，啟動每臺水泵前先開啟閥門，閥門完全打開后延時設定時間運行水泵，水泵運行設定時間后關閉閥門。
6、格柵的控制，若該系統安裝格柵，則根據時間控制格柵機的運行，格柵系統每隔60min運行一次，運行時間20min。
7、啟閉機，由于啟閉機處于常開狀態，僅檢修時需要關閉，故啟閉機沒用自動控制，僅手動控制即可，監控系統僅對其進行狀態監控及手動開閉操作。
8、壓實機（輸送機），若系統安裝壓實機，壓實機與格柵聯動，格柵運行時壓實機運行，格柵停止運行后延時設定時間，壓實機停止運行。
9、厭氧池及氧化溝內設備，根據時間控制污泥和水進入厭氧池，通過潛水攪拌器的不停攪拌并進行1-2小時的氧化。污泥和水在潛水推流器的作用下，在氧化溝內不斷地移動并進行氧化，在自動模式下系統根據污水處理廠的工況及工藝參數由PLC根據預先編制好的程序來完成對設備的操作。
三、系統功能
本控制系統具有保護、控制、測量、信號采集及故障記錄等功能，這些保護按常規配置，控制有手動和自動控制功能，具有聯鎖裝置。測量包括電氣測量和非電氣測量。信號采集主要是保護裝置的動作信號、設備故障信號及其它接點信號。
控制系統采用可編程序控制器PLC進行數據采集和系統控制。控制系統應對整個系統進行集中監視、管理、自動順序控制，并可實現遠方手動即軟手動操作。
控制方式使用一臺上位機操作站作為操作平臺。通過上位機顯示畫面對各個泵站進行監視和控制，淘汰了傳統的儀表盤臺和按鈕控制。所有運行參數、報警信號均應能打印記錄。
系統采用自動程序控制、就地操作相結合的控制方式。圖控軟件能顯示各個泵站的工藝流程及測量參數、控制方式、順序運行狀態、控制對象狀態等，并能對參數進行成組顯示、趨勢曲線顯示和棒圖顯示。當參數越限報警、控制對象故障或狀態變化時，能以不同顏色進行顯示。
系統中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更換。系統中任一模件的故障，不影響其他模件的運行。系統具有自診斷功能，診斷至I/O模件級。在程控系統故障時，能及時給出LED自診斷故障顯示和音響報警。
軟件方面，其操作界面簡單明了，仿真效果好，所有電機成顏色、動態顯示其狀態，管路有水流效果，液面有升降效果。操作人員能夠及時查詢一次設備狀態，并可以人工打印、存儲數據。能夠顯示事件信息，事件列表，并提供了各種查詢手段，還可以進行人工置數操作，報警確認操作，可以顯示在線曲線和歷史曲線，顯示歷史報表，并且能夠打印。
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